2013학년도 인하대학교 수시 1차 수학과학우수자전형

모의 논술고사 (과학 선택 : 물리)

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■ 일반 유의사항

1. 시험시간은 120분, 배점은 수학이 60점, 과학이 40점입니다. 단, 수학은 필수이며 과학은 생물(20점), 화학(20점), 물리(20점) 중에서 2과목 선택입니다.

2. 각 문항의 답안은 반드시 해당 답안 공간에 작성하시오.

3. 답안을 구상할 때 문제지의 여백이나 또는 문제지 내의 연습장을 사용하시오.

4. 답안을 작성할 때 반드시 흑색 필기구만을 사용하시오(연필, 샤프 사용 가능, 싸인펜 불가).

5. 답안을 정정할 때 두 줄을 긋고 정정하시오(수정액, 수정 테이프, 지우개 사용 가능).

※ 답안지는 절대 교체할 수 없습니다.

■ 답안 작성 유의사항

1. 제목은 쓰지 말고, 논제 번호를 명시한 후 답안을 작성하시오.

2. 제시된 분량을 지키시오.

3. 제시문의 문장을 그대로 옮기지 마시오.

4. 수험번호, 성명 등 신상에 관련된 사항을 답안 공간이나 답안지의 여백에 드러내지 마시오.

5. 풀이의 과정을 순차적으로 서술하되, 필요한 경우에 수식 및 그림을 사용할 수 있으며, 수식은 반드시 문장 속에 포함 시키시오.

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모의 논술고사 (과학 선택 : 물리)

※ 다음 제시문을 읽고 논제에 답하시오.

(가)  물체의 운동에너지와 위치에너지의 합을 역학적 에너지라고 한다. 마찰이나 저항이 없는 공간에서 물체가 운동하는 경우 운동의 모든 과정에서 역학적 에너지는 보존된다. 이를 역학적 에너지 보존의 법칙이라고 한다. 예를 들어, 물체의 초기 운동에너지와 위치에너지를 각각 [eqn: K _{1} `,``U _{1} ``]이라 하고, 나중 운동에너지와 위치에너지를 각각 [eqn: K _{2} `,``U _{2} ``]라고 하면 [eqn: K _{1} `+`U _{1} `=`K _{2} `+`U _{2} ``]의 관계가 성립한다.

그러나 물체가 운동하는 과정에 마찰력이 존재하게 되면 물체의 역학적 에너지는 더 이상 보존되지 않는다. 대신 마찰력에 의해 발생하는 열에너지까지 포함하게 되면 역학적 에너지에 열에너지를 더한 총에너지는 보존되게 된다. 마찰력에 의해 발생하는 열에너지는 마찰력이 한 일의 크기와 같다. 따라서 물체가 운동하는 과정에서 마찰력이 한 일의 크기를 [eqn: W _{f} ``]라고 하면 에너지 보존 법칙에 의해 다음 관계가 성립하게 된다.

[eqn: K _{1} `+`U _{1} `=`K _{2} `+`U _{2} `+`W_f]

(나)  아래 그림에서와 같이 지면과 이루는 각도가 [eqn: theta ``]인 마찰이 있는 경사면에서 질량이 [eqn: m``]인 물체가 속력 [eqn: v``]로 미끄러져 내려가고 있는 경우에 마찰력이 하는 일의 크기를 생각해 보자. 이 경우 물체에 작용하는 마찰력은 물체가 움직이는 반대 방향, 즉 경사면의 위쪽 방향으로 작용하게 된다. 마찰력의 크기는 물체와 경사면 사이의 운동마찰계수와 수직항력에 비례한다. 따라서 마찰력의 크기를 [eqn: f``], 운동마찰계수를 [eqn: mu], 수직항력의 크기를 [eqn: N``]이라고 하면, [eqn: f`=` mu `N``]이다. 중력가속도의 크기를 [eqn: g``]라고 할 때 물체에는 연직 아래 방향으로 크기가 [eqn: mg``]인 중력이 작용한다. 경사면에 대해 수직 방향으로 물체에 작용하는 힘의 합력은 0이 되어야 하므로 [eqn: N`=`mg`cos` theta ``]가 성립한다. [eqn: f`=` mu `N```]이므로 물체에 작용하는 마찰력의 크기는 [eqn: f`=` mu `mg`cos` theta ``]가 된다. 따라서 물체가 경사면을 따라 거리 [eqn: s``]만큼 내려왔다면 이 경우 마찰력이 한 일의 크기는 [eqn: W _{f} `=`f`s`= mu `mg`cos` theta `s``]가 된다.

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모의 논술고사 (과학 선택 : 물리)

아래 그림과 같이 지면과 [eqn: 30` DEG]의 각도를 이루고 있는 경사면의 바닥에 용수철 상수가 [eqn: k``]인 용수철이 놓여 있다. 이제 지면에서부터 수직 높이가 [eqn: h``]인 경사면 상의 한 지점에서 질량이 [eqn: m``]인 물체를 가만히 놓는다. 경사면과 물체 사이의 운동마찰계수는 [eqn: mu ``]이고 중력가속도의 크기는 [eqn: g``]일 때 다음 질문에 답하시오. (단, [eqn: mu `< {1} over {sqrt {3}} ``]이고, 용수철이 놓인 바닥면의 마찰과 용수철에서의 에너지 손실은 무시한다.)

[논제 1] 물체가 경사면을 따라 바닥면에 내려오는 동안 마찰력이 한 일의 크기를 구하시오. (4점)

[논제 2] 물체가 바닥면에 도착해서 용수철에 부딪히기 직전의 운동에너지를 구하시오. (8점)

[논제 3] 물체가 용수철에 튕겨서 다시 비탈면을 올라갈 때 최고 수직 높이를 구하시오. (8점)

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모의 논술고사 연습장

자연계열     ■ [과학 선택 : 물리] 20점

학교명		학년/반		성명		점수

※ 논제 번호를 명시한 후 답안을 작성하시오.

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